Research project on area-measured UV sensors approved

Im Rahmen des vom Bundesforschungsministerium geförderten Wissenschaftlichen Vorprojekts UV-Sens untersuchen Wissenschaftler der LEXOS Gruppe einen neuartigen photophysikalischen Effekt auf seine Eignung zur unkomplizierten und großflächigen Messung von ultravioletter Strahlung (UV-Strahlung).

Sonnenbrand als Vorbild für UV-Dosis-Messungen?

UV-Licht ist unsichtbare elektromagnetische Strahlung. Den meisten Menschen ist es hauptsächlich negativ als Ursache von Sonnenbrand bekannt. Hierbei führt zu hoher Energieeintrag zur Schädigung des Hautgewebes, was durch die Rotfärbung der Haut angezeigt wird.

Kontrolliert eingesetzt ist UV-Licht jedoch für eine Vielzahl von Anwendungen außerordentlich nützlich, z.B. in der Medizin zur Patientenbehandlung, zur Desinfektion von Oberflächen und Wasser, zur Erhöhung des Ertrages von Nutzpflanzen, zur Materialprüfung, zur Herstellung von Mikroelektronik oder zur Härtung von Kunststoffen.

Für optimale Ergebnisse muss die eingestrahlte UV-Dosis (Energie pro Fläche) gemessen werden. Das geschieht bisher punktuell mit spektroskopischer Messelektronik. Neuste Forschungsergebnisse ermöglichen nun die Herstellung von großflächigen und elektronikfreien Folien, welche die eingestrahlte UV-Dosis anzeigen können – ähnlich wie die Haut - jedoch auf Basis von nicht-lebenden organischen Molekülen. Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten der UV-Messung für großflächige und schwer zugängliche Bereiche.

UV-Dosis-Messung mit selbstleuchtenden Folien

In diesem wissenschaftlichen Vorprojekt werden erste Funktionsmuster der UV-Dosismessfolien entwickelt und deren Eigenschaften charakterisiert, um potenzielle Anwendungsfelder zu sondieren. Neben den rein optischen Eigenschaften, wie z.B. der wellenlängenabhängigen Absorption, ist die Vergrößerung der Messfläche und die Gewährleistung der Reproduzierbarkeit von Interesse.

Die UV-Messung basiert auf räumlich aufgelöster Aktivierung der Phosphoreszenz von dünnen organischen Schichten (Dicke < 1 µm). Auf einsetzende UV-Bestrahlung reagiert die Folie zunächst nicht sofort. Erst nach Bestrahlung mit einer definierten Mindest-UV-Dosis wird die Phosphoreszenz schlagartig sichtbar und die entsprechenden Stellen auf der Folie beginnen zu leuchten (zu sehen im Bild). Die benötigte Mindest-UV-Dosis ist über Materialparameter und -zusammensetzung einstellbar. Untersuchungen hierzu sind Hauptaufgabe des Vorprojekts.

Bei erfolgreichem Projektverlauf kann das Anwendungspotential der UV-Dosismessfolie in den Bereichen Medizin, Desinfektion, Produktion sowie Umwelt und Life Science besser eingeschätzt werden. Spätere Forschungsziele werden Anpassungen an konkrete Messaufgaben sein. Die flexiblen UV-Dosismessfolien könnten zum Beispiel in industriellen Druckanlagen verwendet werden, um Trocknungsprozesse zu optimieren und damit Ressourcen zu sparen.